CN204417656U - 蓝宝石生长炉的半球底型坩埚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了蓝宝石生长炉的半球底型坩埚，包括直桶形上端，半球状下端，半球状下端底部外表面的一个水平圆形平面。直桶形上端长度与半球状下端半球半径之比为9∶4，直桶形上端边与半球状下端几何相切，直桶形上端底部横截面与半球状下端顶部截面圆是半径相等的同心圆。水平圆形平面的圆半径和半球状下端球半径比例为1∶3.3。直桶形上端和半球状下端相连，并且为一体成型，采用金属钨或者其他耐高温材料制成。水平圆形平面附有氧化锆涂层。本实用新型适用于旋转提拉法和泡生法蓝宝石生长炉，具有炉体内热场分布良好，长晶收尾阶段不易粘锅，外围加热器不易开裂，节能等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及蓝宝石生长装置，具体涉及蓝宝石生长炉的半球底型坩锅。
背景技术
目前国内蓝宝石生长炉体内坩锅多采用桶形坩锅，通过此方法能生长出大质量大尺寸的蓝宝石晶体，但同时桶形平底坩锅的设计对加热器的形状提出了要求，一般加热器多为钨棒弯折组合而成的鸟笼状加热体，加热钨棒在桶形坩锅底部弯折角度较陡，在蓝宝石生长高温环境下，倒角区的钨棒受到的热应力巨大，容易出现断裂现象。再者，在长晶工艺进行到收尾阶段，坩锅内熔液所剩不多，由于桶形底部垂直向和水平向加热器对坩埚进行直夹角型辐射，加上晶体的底部与熔液接触面较大，会带来粘锅的问题。此问题目前的解决方案为：在长晶收尾阶段，根据传感器判断是否有粘锅，发现粘锅后通过调整加热器功率将粘连部分融化，再将晶体拉出，但是此方法对加热器调整的大小不定，而不当的功率调整会造成结晶柱面融化，对晶体外部形状和质量均有不良影响，并且延长了工艺时间，耗能大，也会减少坩锅使用寿命。
发明内容
针对现有蓝宝石加热系统采用桶形平底坩锅容易发生粘锅的问题现状，本实用新型提供蓝宝石生长炉的半球底型坩锅。蓝宝石不同的生长阶段对温度的要求不同，在蓝宝石长晶收尾阶段，要求控制锅炉内产生合适的温度场，固液界面要有较好的凸曲率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：将金属钨坩锅上部制成上端比下端稍厚的圆柱桶形，在桶形底端切向制作半球形底部，桶形上端长度和半球状下端球半径之比为9∶4，该比例半径的半球下端能使晶体在生长过程中固液界面具有较好的凸曲率，同时加热器采用弧面辐射传热对坩埚内部形成的温度场良好。进一步地，在半球状下端底部外表面设计一个和球半径成1∶3.3比例的水平圆形平台供安装支撑装置，在坩埚与支撑装置接触面涂上氧化锆涂层，以防坩埚和支撑装置发生粘连，便于拆卸。进一步地，本实用新型所用材质为金属钨或其他耐高温材料。
本实用新型带来的有益效果为：锅炉外部加热体以弧面辐射向坩埚传热，坩锅内部具有周向完全对称的温度场分布，固液界面凸曲率更高，蓝宝石晶体底部形状均匀对称，与坩锅接可触面积小，不易粘锅。外部鸟笼加热体的加热棒可弯折为弧形，在工作过程中所受热应力均匀，不易断裂；同时底部加热棒利用率高，减少了收尾工艺所用时间，节能。本实用新型能适用于旋转提拉法蓝宝石炉和泡生法蓝宝石生长炉。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
图1为蓝宝石生长炉的半球底型坩埚的截面示意图；
图2为半球底下端的俯视截面示意图；
图3为蓝宝石生长炉的半球底型坩埚在安装使用时的结构示意图。
图中1.桶形上端，2.半球状下端，3.半径相等的同心圆圆心，4.水平圆形平面，5.半球状下端横截面，6.水平圆形平面，7.泡生法蓝宝石生长炉体，8.顶部隔热屏1，9.侧面隔热屏，10.底部隔热屏，11.坩埚支撑装置，12.埚支撑柱，13.部隔热屏2，14.底部弯曲为弧形的鸟笼加热体。
具体实施方式
蓝宝石生长炉半球底型坩锅设计如下：直桶形上端(1)，半球状下端(2)，桶形上端(1)长度与半球状下端(2)球半径之比为9∶4；桶形边与半球下部成几何切面形状，直桶边截面通过半球底截面圆形(3)，坩锅半球状下部外表面设计为水平圆形平面(4)，水平圆形平面的圆半径和半球状下端球半径比例为1∶3.3，半球状下端内表面保持为球面不变。所述蓝宝石生长炉半球底型坩锅采用金属钨或者其他耐高温材料制成。半球状底部外表面水平圆形平面(4)附有氧化锆涂层。坩埚具体厚度视底部半径而定，没有明确要求。实施例直桶形上端长度337mm，半球状下端直径300mm，坩埚壁厚适应加工需求桶形上端到半球状厚度逐渐增大，总体厚度在25mm左右，底部水平圆形平台直径90mm，底部水平圆形平台附有氧化锆涂层。
实施例使用到泡生法蓝宝石生长炉，坩埚安装和使用说明如下：将蓝宝石生长炉的半球底型坩锅安装在炉体(7)内部，有顶部隔热屏1(8)、侧面隔热屏(9)、底部隔热屏(10)包围，坩锅下部有支撑装置(11)以及支撑柱(12)，坩锅四周的加热体为下部弯折为弧形网状的鸟笼加热体(14)。
上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.蓝宝石生长炉的半球底型坩埚，包括直桶形上端(1)，半球状下端(2)，所述半球状下端(2)底部外表面的一个水平圆形平面(4)，其特征在于：所述直桶形上端(1)长度与所述半球状下端(2)半球半径之比为9∶4，所述直桶形上端(1)边与所述半球状下端(2)几何相切，且所述直桶形上端(1)底部横截面与所述半球状下端(2)顶部截面圆是半径相等的同心圆。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石生长炉的半球底型坩埚，其特征在于：所述水平圆形平面(4)的圆半径和所述半球状下端(2)球半径比例为1∶3.3，所述半球状下端(2)内表面保持球面形状不变。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石生长炉的半球底型坩埚，其特征在于：所述蓝宝石生长炉的半球底型坩埚采用金属钨或者其他耐高温材料制成。
4.根据权利要求1所述的蓝宝石生长炉的半球底型坩埚，其特征在于：所述水平圆形平面(4)附有氧化锆涂层。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201520038416.2U CN204417656U (zh) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | 蓝宝石生长炉的半球底型坩埚 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN204417656U true CN204417656U (zh) | 2015-06-24 |
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| CN (1) | CN204417656U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111778557A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-10-16 | 山东新升光电科技有限责任公司 | 一种制备蓝宝石单晶用坩埚 |
| CN114672881A (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-28 | 中国科学院物理研究所 | 碳化钽坩埚及其制备方法和应用 |
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2015
- 2015-01-16 CN CN201520038416.2U patent/CN204417656U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN111778557A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-10-16 | 山东新升光电科技有限责任公司 | 一种制备蓝宝石单晶用坩埚 |
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